養殖漁業是攸關民生、經濟的重要產業。然而，多數養殖戶仍是「靠天吃飯」，缺乏科學輔助，當遇到環境變化導致水中有毒物質濃度過高，往往就整池魚群暴斃。
「禾生科技（GINTEL TECHNOLOGY）」針對養殖漁業研發的水質監測器，結合探測、大數據分析技術，測得的參數量在世界上可說是數一數二多，再搭配 24 小時監測、連線回傳資料及雲端數據分析，還能預警可能發生的狀況，協助養殖戶即時解決水質問題，降低災損，更減少對魚群投放藥物的必要。
在先前亞洲開發銀行（Asian Development Bank，ADB）於越南舉辦的會議中，禾生科技受邀帶著水質監測器上台演講，隨即獲得越南養蝦大盤商的關注，買下 6 台水質監測器試用；歷經近半年的使用，日前該大盤商從越南飛來台灣，洽談逾千台的訂單。
▲ 太空與海洋工程專業的謝金原博士，在一次解決魚菜共生箱中有毒物質濃度過高問題時，開始有了運用自己過去所得數據開發水質監測器的想法。
小小魚菜共生箱，解決魚塭大問題
禾生科技創辦人兼執行長謝金原是太空與海洋工程博士，在大學擔任資訊科學院系教授，同時也是獲獎無數的創新發明家。在幾年前，教育部向謝金原求助解決魚菜共生箱有毒物質濃度過高的問題，開啟了水質監測器這段故事。
魚菜共生看似一個簡單的生態平衡循環箱，但實際上，魚和菜的數量隨時在變化，當菜沒辦法完全過濾糞便、剩餘飼料產生的有機質時，這些過剩的有機質就會在水裡產生化學反應形成毒素，造成環境毒物濃度過高，甚至導致魚和菜的死亡。
為了解魚菜共生箱水質狀況，謝金原需要精確的水質監測工具，但市面現有工具只能測得水中 PH值、溫度、鹽度、總溶解固體量、溶氧量等基本參數，根本無法透過這些數值，看出哪項毒素含量過高，推斷哪個環節出了問題。真正對養殖漁業水質監測有幫助的參數，是當糞便太多會造成的銨離子、亞硝酸濃度過高，還有像是常導致魚蝦死亡的弧菌數。
於是謝金原帶領團隊開發更實用的水質監測器，能夠檢測出超過 50 種養殖漁業需要的水質參數，除了上面提到的之外，還包含總細菌濃度、大腸桿菌、磷酸鹽、藍細菌、浮游植物、腐植酸、總氨氮濃度等。
瞭解水質的各項參數，找出正快速變化、超標的有毒物質，推斷其產生原因，就能藉由物理還原方式解決水質問題，降低有毒物質濃度，例如增加氧氣、調節水溫、汰換水體等；而非像過去在不清楚哪個環節出錯的狀況下，只能靠投放大量藥劑、抗生素，避免魚群在惡劣的水質狀況下死亡。
這台水質監測器分為攜帶型和固定型，若把固定型裝在漁塭裡，更能夠24小時全天即時監測，並透過連線回傳數據，雲端分析，針對濃度異常上升中的有毒物質，向養殖戶發出預警。
「養殖戶終於敢睡覺，不用再怕魚群突然暴斃。而當這個行業能夠賺錢、有前景，年輕人也會願意回來，就能進一步活化農村。」謝金原在完成水質監測器的開發後，腦中想到的畫面是養殖漁業的收入穩定，農村的活化，以及土地和自然的正向循環。
▲ 每種物質對各波段的反應不同，運用物質濃度高低差異使得回傳波段訊號強弱不同的原理，謝金原博士打造出可以即時檢測水質狀況的監控儀器。
從電磁波反射測得物質與訊號，大數據還原真相
禾生科技的水質監測器，又是如何獨步全球，檢測超過 50 種水質參數呢？
其基本原理是利用水中每種物質對電磁波的反應不同，藉以測量各項物質；而當物質濃度不同，反射回來的訊號強弱也會不同。因此透過一根放入水裡的探測棒，發射光波、微波、無線電等不同頻率的電磁波，再去接收反射回來的訊號，就能得出各種不同物質及其濃度。
至於哪項物質該用哪個頻率的電磁波測量，訊號跟濃度之間的關聯為何，這才是水質監測器核心的關鍵。要獲得這些數據，需仰賴一次又一次的實驗，以及持續的大數據分析校準。
而禾生科技擁有的數據除了靠自己研究，更多是來自全世界多所大學的實驗室。謝金原擔任兩個國際期刊的編輯委員，時常審論文的他，總能第一手看到最新研究，當他發現能夠應用的數據時，就會與該實驗室談使用授權，這也就是為什麼禾生科技的水質監測器能超越其他產品，檢測出如此多種參數。
謝金原感恩的說道，這項產品的貢獻應該是來自全世界專業實驗室，沒有他們的數據，基本上不太可能做出這樣的產品。
目前禾生科技的水質監測器乃針對養殖漁業所須監測的參數而開發，但同樣的原理，也可以應用在各類水質監測，像是飲用水水質監測、河川水質監測、農業灌溉用水水質監測、工業廢水監測等。
▲ 最初水質監測器發想主要以養殖漁業為主要的問題解決對象，在未來還可應用到飲用水水質監測、河水水質監測、農業灌溉用水水質監測以及工業廢水監測等。
赴美參加 CES 展，水質監測器要探進全球養殖漁業
禾生科技在水質監測器的創新研發，也讓它獲得教育部、經濟部、工研院的獎項及補助，總金額約達 300 萬元。不過謝金原更想籲請農委會協助台灣養殖漁業布廣泛設置這項產品，他以切身經驗，點出養殖漁業和新創產業的需求：
「近年來，氣候改變快速，惡劣天氣出現的頻率變高，生活中化學物質使用過量也造成水質隱憂，台灣養殖漁業已經不能像過去單純的靠經驗養魚；而時常面臨災損，養殖戶也愈來愈窮，窮到連投資購買新產品的錢都沒有，便會造成惡性循環。若不試著用科學方法監測水質參數，養殖漁業的困境只會更慘，在這樣的環境下，正是政府出面協助的時刻。」
另一方面，政府也應該協助新創企業完成概念驗證（Proof of Concept）階段。當新產品進入概念驗證，代表團隊已經實現他們的想法，產品已完成，然而要鋪到各個應用場景測試卻需要相當大的經費，這階段最需要政府的資源挹注，要不然等產品驗證完可以賣到市場，誰還需要政府幫忙？
而這次帶著這台水質監測器赴美國參加 CES 展，禾生科技希望能跟開發美國、歐盟、中南美洲的養殖漁業客戶，以及與水產有關的企業合作，讓水質監測器大量應用在不同養殖漁業的環境，大量測試，藉此再進一步修正數據，並透過線上更新，優化使用中的水質監測器。
▲ 目前透過台灣所蒐集到的數據，成功開發出可商用的水產養殖水質監測器，在未來希望可以與美國、歐洲及中南美洲的養殖業者合作，整合各區域的數據，開發出更符合各市場需求的水質監測器。
（圖片來源：科技新報。首圖圖說：執行長謝金原解釋如何將水質數據轉化成可商用的水質監測儀器。）
